随着对免烧成耐火材料研究的逐步深入，愈来愈多种类的免烧成耐高温材料陆续问世，比如免烧镁铬砖、免烧铝碳砖、免烧铝钙砖、免烧铝镁炭砖、高荷软不烧砖、叶腊石不烧砖等，被应用在高温工业的不同热工设备中。越来越多的研究人员陆续投入到免烧成耐火材料的研究、开发与应用中，免烧成耐火材料作为极有潜力的新兴材料正逐渐在耐火材料领域迅速成长。

(免烧成铝镁碳砖)在中低温的情况下，由于尚未经过烧结，此时免烧成耐火材料的强度来源于结合剂的粘结硬化。因此，结合剂种类的选择对于材料中低温下强度获得有着至关重要的作用。结合剂是一种以天然或合成化合物制备的粘结材料，能将两种或两种以上同质或异质的材料连接在一起，低温热处理即可实现固化并获得一定的结合强度。结合剂种类繁多，按照化学成分的不同可分为无机结合剂(水泥、水玻璃、磷酸二氢铝等)和有机结合剂(沥青、糊精、天然或合成树脂、糖类等);按照硬化条件的不同可分为气硬性结合剂(水玻璃)、水硬性结合剂(铝酸盐水泥)和热硬性结合剂三类(焦油、沥青、酚醛树脂、磷酸二氢铝)。

1、水玻璃

玻璃是一种可溶性碱金属硅酸盐材料，主要种类包括钠水玻璃和钾水玻璃。水玻璃的模数是它的重要参数，其数值常在1.5-3.5范围内，模数越大代表氧化硅质量分数越大，可溶性越差，粘度越大，易分解硬化。

水玻璃粘结性强、成本低、环保健康、促进烧结等优点使其在免烧成耐火材料领域得到了大规模应用。但水玻璃中碱金属的存在会劣化耐火材料的高温性能，而且其结合制备的免烧成耐火材料常在高温下出现龟裂、炸裂及强度分布异常现象，因此其产品适用于中低温环境。除常见的钠、钾水玻璃外，目前还有锂的硅酸盐作为结合剂，其产品收缩小，致密性良好，但因成本过高而无法大范围应用，仅用在一些特定领域。

水玻璃是典型的气硬性结合剂，它的硬化过程主要包括硅酸钠的水解、硅溶胶的形成以及最后硅凝胶的产生三个步骤。水玻璃水解产生硅凝胶是其产生粘结力的主要因素，最终硅凝胶经脱水聚合使耐火材料在常温或低温下即可获得一定的强度。一般情况下水玻璃硬化速度缓慢，可以通过添加促硬剂加速其硬化。以下为水玻璃硬化时的常见反应。

Na2O·nSiO2+(2n+1)H2O→2Na(OH)+nSi(OH)4式(1)

Na2O·nSiO2+2nH2O+CO2→Na2CO3+nSi(OH)4式(2)

Na2SiF6+4H2O→2NaF+4HF+Si(OH)4式(3)

[Na2O·nSiO2]+Na2SiF6+2(2n+1)H2O→6NaF+(2n+1)Si(OH)4式(4)

正常条件下，水玻璃的硬化过程十分缓慢，但一方面可利用CO2气体加速其硬化过程，相关化学反应如公式(1)和(2)所示；为了促进水玻璃的硬化通常会添加一些化学物质作为促硬剂。常见的水玻璃促硬剂有Si、RCOOR、CHC、CaO、2CaO·SiO2、Na2SiF6、AlCl3、Al(H2PO4)3以及Mg、Fe、Pb、Zn等的磷酸盐，促硬剂通过中和水玻璃中的碱促进硅酸钠的水解反应，从而使硅凝胶不断凝聚，起到加速硬化的作用。例如添加氟硅酸钠后与水玻璃发生反应如公式(3)和(4)所示，Na2SiF6自身的水解一方面直接产生Si(OH)4增强其粘结力；另一方面通过产生氟化氢可中和水玻璃水解产生的NaOH，使化学平衡右移，促进水玻璃的进一步水解和硬化。

2、铝酸盐水泥

酸盐水泥是高铝耐火水泥的一种，具有硬化速度快、结合强度高、耐腐蚀性优良等特点。该水泥的主要矿物成分为铝酸一钙(CaO·Al2O3，简称CA)、二铝酸钙(CaO·2Al2O3，简称CA2)、七铝酸十二钙(12CaO·7Al2O3，简称C12A7)及钙黄长石(CaO·Al2O3·SiO2，简称C2AS)等，用作免烧成耐火材料结合剂时需满足以下条件：Al2O%，CaO30%，Fe2O30.7%。铝酸盐水泥主要依赖其中不同的铝酸钙矿物遇水发生化学反应而实现粘结硬化。为满足实际生产需要，一般会加入硬化调节剂来延长或提前其硬化时间，如硅酸钠、碳酸钠等可以起到促进作用，硼酸盐、磷酸盐等则可以起到延迟作用。遇水后铝酸盐水泥发生的反应如下：

由上述公式可知，水化反应期间，随着温度的升高，三种铝酸钙与水反应产生大量的氢氧化铝凝胶，并生成稳定的水化铝酸钙(C3AH6)将水泥内部填充致密，最终实现水泥硬化获得强度。

3、磷酸二氢铝

酸二氢铝[Al(H2PO4)3]又被称为双氢磷酸铝，是一种常见的磷酸盐结合剂，具有常温水溶性。由于黏性高、常温固化能力强、耐高温性良好、价格低，磷酸二氢铝应用领域极为广泛，具备较大的市场潜力，在耐火材料行业受到研究人员的密切

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